低壓電網(wǎng)無功補(bǔ)償最優(yōu)方式和補(bǔ)償容量的選擇

1、低壓電網(wǎng)無功補(bǔ)償最優(yōu)方式和補(bǔ)償容量的選擇摘要：低壓電網(wǎng)主要采用并聯(lián)電容器組進(jìn)行無功補(bǔ)償，其補(bǔ)償方式一般分為集中補(bǔ)償、分組補(bǔ)償和個(gè)別補(bǔ)償。補(bǔ)償容量的確定與補(bǔ)償方式有關(guān)，應(yīng)考慮選用最優(yōu)的補(bǔ)償方式和合理的補(bǔ)償容量，以提高電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞：電網(wǎng) 無功補(bǔ)償 電容器 容量!EN #f=p-zOD,+sfeOptimization of Reactive Compensation and Choice of Compens ation Capacity in Low-voltage Electric NetworkLUO He-ping ，Zhu Yi(1Fujian Quanzhou Adm

2、inistrative Division of Exhibition City，Quanzhou Fujian 362000，China 2Fujian Technical College of Water Conservancy and Electric Power，Yongan Fujian 366000，China)Abstract： Para11e1-series capacitors are chiefly used for reactive compensation in lowvoltage， the ways of which fall generally into three

3、 categories，iecentralized compensation，grouped compensation and individualized comDeasation The determinations of compensation capacity are related to the ways of compe nsationIn order to raise the economic efficiency of reactive compensation in electric network， optimization of reactive compensatio

4、n and reasonable compensation capacity should be taken into consideration7E(a7cv-未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載R#VEwhXXKey words：electric network；reactive compensation；capacitor；capacity;AM;Tx8-防復(fù)制版權(quán)保護(hù)系統(tǒng) sdev=低壓電網(wǎng)的無功補(bǔ)償一般都選擇在各電力用戶裝設(shè)電容器裝置。同其他無功功率補(bǔ)償裝置相比，并聯(lián)電容器無旋轉(zhuǎn)部分，具有安裝、運(yùn)行維護(hù)簡單方便，有功損耗小以及組裝增容靈活，擴(kuò)建方便、安全，投資少等優(yōu)點(diǎn)，因此，并聯(lián)電容器改善功率因數(shù)可獲

5、得較顯著的經(jīng)濟(jì)效益，并獲得廣泛應(yīng)用。并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式一般分為集中補(bǔ)償、分組補(bǔ)償和單機(jī)(個(gè)別)補(bǔ)償三種。1 無功補(bǔ)償最優(yōu)方式的選擇11 集中補(bǔ)償    集中補(bǔ)償方式是將電容器組裝設(shè)在用戶專用變電所或配電室的低壓或高壓母線上，這種補(bǔ)償方式電容器組利用率較高，能補(bǔ)償變配電所低壓或高壓母線前的無功功率。其接線如圖1中的C1所示。RP6 iS,6P-防復(fù)制版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)vbk=Ej.pR-未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載/W; _n5L    111 集中補(bǔ)償?shù)男б?#160;   1)可以就地補(bǔ)償變壓器的無功功率損耗。由于減少了變壓器

6、的無功電流。相應(yīng)地可減少變壓器容量，或者說可以增加變壓器所帶的有功負(fù)荷；2)可以補(bǔ)償變電所以上輸電線路的功率損耗：3)可以就近供應(yīng)380 V配電線路的前段部分本身及所帶用電設(shè)備的無功功率損耗。但這種補(bǔ)償方式也有其一定的局限性，它只能減少裝設(shè)點(diǎn)以上線路和變壓器因輸送無功功率所造成的損耗，而不能減少用戶內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)的無功負(fù)荷所引起的損耗。正是由于用戶內(nèi)部的無功線損沒有減少，其降損節(jié)電效益必然受到限制。這就是說，集中補(bǔ)償?shù)娜萘吭俣啵渥饔脙H限于減少變壓器本身及其以上輸配電線路的無功功率損耗。凡是向負(fù)荷輸送的無功功率，由于仍然要經(jīng)過線路的電阻和電抗，低壓配電線路上產(chǎn)生的無功損耗并未減少，因此集中補(bǔ)償?shù)?/p>

7、容量不應(yīng)選擇過大，應(yīng)為平均所需無功容量的為宜。否則，在變壓器空載運(yùn)行時(shí)，或者在總負(fù)荷較輕時(shí)，就會(huì)造成過補(bǔ)償，致使無功功率向電力系統(tǒng)倒送和使用戶內(nèi)部電壓升高。故集中補(bǔ)償方式一般應(yīng)配備電容器自動(dòng)投切補(bǔ)償裝置，以便及時(shí)切除多余的補(bǔ)償容量。    為了彌補(bǔ)這種補(bǔ)償方式的不足對(duì)生產(chǎn)車間內(nèi)的用電設(shè)備最好采取分散補(bǔ)償方式。但當(dāng)分散補(bǔ)償條件不夠理想或者補(bǔ)償效益不夠明顯時(shí)，就只得依靠集中補(bǔ)償方式向車間配電線路及其末端的用電設(shè)備輸送無功功率。    112 集中補(bǔ)償方式的優(yōu)點(diǎn)    這種裝設(shè)方式，與分散補(bǔ)償方式相比，還有以下

8、優(yōu)點(diǎn)：1)能方便地同電容器組的自動(dòng)投切裝置配套，自動(dòng)追蹤無功功率變化而改變用戶總的補(bǔ)償容量，避免在總的補(bǔ)償水平上產(chǎn)生過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償，從而使用戶的功率因數(shù)始終保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，達(dá)到最優(yōu)補(bǔ)償?shù)男Ч?)集中補(bǔ)償有利于控制用戶本身的無功潮流，避免受電力網(wǎng)電壓變化或負(fù)荷變化而產(chǎn)生過大的電壓波動(dòng)。當(dāng)電壓波動(dòng)超過允許范圍時(shí)，可借助于自動(dòng)投切裝置調(diào)整母線電壓水平，以改善電壓質(zhì)量：3)電容器組的基本容量是根據(jù)用戶正常負(fù)荷需要確定的，運(yùn)行時(shí)間長，利用率高，補(bǔ)償效益就高：而且集中補(bǔ)償方式在運(yùn)行維護(hù)上較為方便，事故率相對(duì)較少。ceYd8:/-非法轉(zhuǎn)載將被追究責(zé)任s=gDk0+12 分組補(bǔ)償  

9、  這種補(bǔ)償是將電容器組按低壓配電網(wǎng)的無功負(fù)荷分布情況，分組裝設(shè)在相應(yīng)的母線上，或者直接與低壓干線相連接，形成低壓電網(wǎng)內(nèi)部的多組分散補(bǔ)償方式。如對(duì)工廠車間來講，就是將電容器組分別安裝在各個(gè)車間的配電箱處，如圖1中的C2所示。    121 分組補(bǔ)償?shù)男б?#160;   電容器分散裝設(shè)，可以就近補(bǔ)償用電設(shè)備所消耗的無功功率。由于這部分無功功率不再通過主干線以上線路輸送，從而使變壓器和配電主干線路的無功功率損耗相應(yīng)地減少，因而分組補(bǔ)償比集中補(bǔ)償降損節(jié)電效益顯著。尤其對(duì)于用電負(fù)荷點(diǎn)較多而且距離較遠(yuǎn)的低壓配電網(wǎng)，這種補(bǔ)償效益更高。此外，這種

10、補(bǔ)償方式的節(jié)電效果還與補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)和補(bǔ)償容量的選擇有關(guān)。    122 分組補(bǔ)償?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)    1)分組補(bǔ)償有利于對(duì)配電變壓器所帶的無功進(jìn)行分區(qū)控制，實(shí)現(xiàn)無功負(fù)荷就地補(bǔ)償，就地平衡，減少無功功率在變(配)電所以下配電線路中的流動(dòng)，使線損顯著降低。但對(duì)補(bǔ)償點(diǎn)以下線路無降損作用2)對(duì)于實(shí)行考核用電指標(biāo)辦法的用戶，分組補(bǔ)償有利于加強(qiáng)無功電力管理，提高功率因數(shù)，降低產(chǎn)品單耗和生產(chǎn)成本；3)由于大多數(shù)負(fù)載是隨時(shí)間、隨季節(jié)變化的，采用分組或自動(dòng)補(bǔ)償較好。分組電容器的投切可隨總的負(fù)荷水平而變化，其電容器組利用率較單機(jī)補(bǔ)償高，所需容量也比個(gè)別補(bǔ)償少；分組

11、補(bǔ)償也比單臺(tái)電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償易于控制和管理，但不如集中補(bǔ)償管理方便：4)如果裝設(shè)的電容器不能分組，則補(bǔ)償容量無法調(diào)整。運(yùn)行中可能出現(xiàn)過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償；5)如果只進(jìn)行分組補(bǔ)償，則用戶變壓器消耗的無功功率必須由車間電容器組向上倒送(或由電網(wǎng)輸送)，顯然效果是不好的：6)分組補(bǔ)償方式的一次性投資大于集中補(bǔ)償方式。1.3 單機(jī)補(bǔ)償(個(gè)別補(bǔ)償)    即將電容器組直接裝設(shè)在需要進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)母鱾€(gè)用電設(shè)備(主要是電動(dòng)機(jī))附近，就地補(bǔ)償用電設(shè)備所消耗的無功功率。這種補(bǔ)償方式能夠補(bǔ)償安裝部位前面所有高低壓線路和變壓器的無功功率，補(bǔ)償范圍最大。補(bǔ)償效果也最好，如圖1中的C3所示。 

12、;   131 單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的補(bǔ)償效益    對(duì)連續(xù)運(yùn)行的用電設(shè)備所需的無功功率容量較大時(shí)。采用個(gè)別補(bǔ)償最合適。如電容器組隨電動(dòng)機(jī)隨時(shí)投人或退出運(yùn)行，使電動(dòng)機(jī)消耗的無功功率部分地得到就地補(bǔ)償，從而使裝設(shè)點(diǎn)以上輸配電線路輸送的無功功率減少，就能獲得明顯的降損效益。    132 單機(jī)補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)    1)當(dāng)負(fù)荷平穩(wěn)、容量大且利用小時(shí)又較多時(shí)，這種補(bǔ)償方式的降損節(jié)電效果是顯著的。如大型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、高頻爐等。也適用于容量雖小但數(shù)量多而且是長期穩(wěn)定運(yùn)行的設(shè)備，如熒光燈等。但因目前大量使用的

13、小型電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償用電容器的控制保護(hù)問題，尚未獲得徹底解決，而且運(yùn)行小時(shí)一般較少，所以這種補(bǔ)償方式的應(yīng)用受到較大限制；2)如果全部采用這種補(bǔ)償方式，則整個(gè)無功潮流無法進(jìn)行有效的控制調(diào)節(jié)。因此，如果不同其他補(bǔ)償方式相配合，低壓網(wǎng)的補(bǔ)償將長期處于欠補(bǔ)償狀態(tài)。同時(shí)這種方式不能補(bǔ)償變壓器本身的無功損耗，以致配電網(wǎng)的補(bǔ)償達(dá)不到最優(yōu)水平。所以，這種方式只能作為輔助補(bǔ)償方式來應(yīng)用；3)由于有些電動(dòng)機(jī)的容量選擇通常偏大，而如果進(jìn)行逐臺(tái)補(bǔ)償，會(huì)使補(bǔ)償總?cè)萘考哟螅瑥亩寡a(bǔ)償裝置的總投資增大；4)當(dāng)電容器組在用電設(shè)備停止工作時(shí)，它也一并被切除，因此其利用率降低。:lC.-防復(fù)制版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)I_:APUg2 補(bǔ)償容量的選

14、擇2、1 集中補(bǔ)償容量的確定    確定集中固定補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘?，首先?yīng)測算出低壓電網(wǎng)最大負(fù)荷月的平均功率因數(shù)，然后再按要求達(dá)到的功率因數(shù)值計(jì)算所需要安裝的電容器容量。    211 平均功率因數(shù)的測算    在配電變壓器低壓出口上安裝有功電能表和無功電能表，在最大負(fù)荷抄算其月有功電量Wp和無功電量WQ，然后按下式即可計(jì)算出該月的平均功率因數(shù)!_?; )=-M#bSa* %Sy) mB-未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載r2V6NX.     212 補(bǔ)償容量的確定  &

15、#160; 根據(jù)上式計(jì)算出的和要求達(dá)到的功率因數(shù)查表1即可獲得為達(dá)到cos2值每千瓦有功負(fù)荷所需的補(bǔ)償電容器容量即無功補(bǔ)償率。然后乘以最大負(fù)荷月平均有功功率，便可得出所需的補(bǔ)償電容器的容量。月平均有功功率可按下式計(jì)算!+1eQq|S:4-防復(fù)制版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)TnUdQuTPlZ-未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載*2sy1    式中Wp一最大負(fù)荷月的有功電量，kwh；    t一最大負(fù)荷月用電時(shí)間，h。'PTp3W-非法轉(zhuǎn)載將被追究責(zé)任t*|%    應(yīng)當(dāng)注意的是，cos2的確定必須適當(dāng)。如果cos2定得太低，則

16、不能充分顯示無功補(bǔ)償?shù)淖饔?；如果cos2定得太高，則需補(bǔ)償量太大，投資太高，而且線路負(fù)荷輕時(shí)會(huì)發(fā)生過補(bǔ)償運(yùn)行。使無功倒送，增加線損。因此，鄉(xiāng)村工業(yè)和電力排灌用戶需補(bǔ)償?shù)降墓β室驍?shù)cos2，一般按選擇09095；其它農(nóng)業(yè)用戶需補(bǔ)償?shù)降墓β室驍?shù)cos2，一般按08509選擇。22 個(gè)別補(bǔ)償容量的確定    個(gè)別補(bǔ)償一般指對(duì)容量較大的電動(dòng)機(jī)或其他感性負(fù)載而言。對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的補(bǔ)償，一般應(yīng)按電動(dòng)機(jī)空載時(shí)補(bǔ)償?shù)焦β室驍?shù)等于1來選擇補(bǔ)償容量。這樣，可以保證負(fù)載時(shí)電流仍能滯后于電壓一定角度。'bO-p"QP&-未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載E?$r*RD)L

17、0;   如果按負(fù)載情況下補(bǔ)償?shù)焦β室驍?shù)等于l來選擇補(bǔ)償容量，那么空載或輕載時(shí)勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生過補(bǔ)償。過補(bǔ)償?shù)碾妱?dòng)機(jī)在切斷電源后，由于電容放電供給電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁，能使仍在轉(zhuǎn)動(dòng)著的電動(dòng)機(jī)成為感應(yīng)發(fā)電機(jī)，致使其感應(yīng)電壓超過額定電壓好多倍這對(duì)電動(dòng)機(jī)的絕緣和電容器都會(huì)造成危害。因此，個(gè)別補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償容量可按下式確定0tj|EhU2-未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載s_el'VIKAeh/g-防復(fù)制版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)4& J23?    式中U一電動(dòng)機(jī)的額定電壓，kV：    Io一電動(dòng)機(jī)的空載電流，A；   

18、 Qb一補(bǔ)償電容器容量，kvar。    電動(dòng)機(jī)空載電流的數(shù)值若在產(chǎn)品樣本中查不到，可通過下面兩個(gè)估算公式推算出。L 5AKx5W-非法轉(zhuǎn)載將被追究責(zé)任"WCWOz#5    按電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)推算公式./U,-防復(fù)制版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)Y MNZ9Yyp/3-非法轉(zhuǎn)載將被追究責(zé)任/j (e*AA-    經(jīng)驗(yàn)公式8z%f cv-未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載 QBgR$Mk_Ps h%-( ?(q3z    式中，Io一電動(dòng)機(jī)的空載電流，A；    I

19、N一電動(dòng)機(jī)的額定電流，A；    cosN一電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)；    b一電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，可以從產(chǎn)品樣本中查得，約1822；    K一計(jì)算參數(shù)，當(dāng)cosN085時(shí)，K=21；當(dāng)cosN>085時(shí)，K=215。2.3分組補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)的選擇和補(bǔ)償容量的確定    1)在配電線路上取一點(diǎn)補(bǔ)償?shù)那闆r下，補(bǔ)償點(diǎn)在線路首端時(shí)，線路中的無功電流分布無變化，沒節(jié)能效果：在線路末端，可能存在無功倒送。只要補(bǔ)償點(diǎn)不在首端。補(bǔ)償點(diǎn)之前各段無功電流就會(huì)發(fā)生變化從而電能損耗也發(fā)生變化，變化的大小和范圍與補(bǔ)償容量有關(guān).最優(yōu)的補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)可選從首端起線路總長的處，補(bǔ)償容量取全補(bǔ)償?shù)?，這時(shí)節(jié)電效率最高可達(dá)88 以上。而在一般情況下，取補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)在線路的，補(bǔ)償容量為全補(bǔ)償?shù)?，這時(shí)的節(jié)電效益在80左右；2)如果線路分支較大或線路較長負(fù)載自然功率因數(shù)低，可采用分支線分段補(bǔ)償方式，在每一補(bǔ)償段或分支中的補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)